專利名稱：用于降低壓力旋流器中的液上氣體的系統(tǒng)的制作方法
用于降低壓力旋流器中的液上氣體的系統(tǒng)
相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考本申請(qǐng)要求2010年5月4日提交的序列號(hào)為No. 12/773206的美國(guó)專利申請(qǐng)的權(quán)益， 該文獻(xiàn)通過(guò)參考并入這里。技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明的實(shí)施方案總體涉及旋流分離裝置。更具體地說(shuō)，本發(fā)明的實(shí)施方案涉及 具有凹形或倒置上蓋的高壓旋流器。
背景技術(shù)：
旋流分離涉及在由向心運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生出的離心力下使得兩種或多種相物質(zhì)例如流 體-顆粒物懸浮體分離，其中一種或多種固體顆粒物懸浮在載體流體中。旋流分離器是通 常用于進(jìn)行旋流分離過(guò)程的機(jī)械裝置。在正常的旋流分離器操作中，通過(guò)切向入口將顆粒 狀懸浮體引入到旋流分離器的頂部中，在那里固體顆粒物趨向于聚集在分離器的內(nèi)表面上 并且其流體對(duì)應(yīng)物夾雜到渦流中。固體顆粒物逐漸落入到分離器容器的底部以便進(jìn)行進(jìn)一 步處理，同時(shí)流體對(duì)應(yīng)物最終被抽吸通過(guò)中心定位的輸出管。旋流分離方法的使用可以包 括將相純化、使得相濃縮、終止在混合的相之間的化學(xué)和物理相互作用的裝置操作或其組口 ο
在受到高壓和超高壓的應(yīng)用中，旋流分離操作通常通過(guò)壓力旋流分離器來(lái)進(jìn)行。 壓力旋流器通常包括抗壓縮容器，該容器在幾何和結(jié)構(gòu)上設(shè)計(jì)成承受高壓和高溫。但是，盡 管如此在低壓環(huán)境中采用壓力旋流器并非是聞所未聞的。實(shí)際上，可以制造幾乎任意規(guī)格 或尺寸的壓力旋流器以適于任意特定的分離應(yīng)用。
適用于壓力旋流器的至少一個(gè)高壓應(yīng)用包括碳?xì)浠衔餁饣^(guò)程，其中含碳材料 例如煤、石油、原油、焦油、生物燃料或生物質(zhì)(biomass)轉(zhuǎn)變成“合成氣”例如一氧化碳和 氫。根據(jù)所使用的碳?xì)浠衔锖退捎玫霓D(zhuǎn)換過(guò)程，在碳?xì)浠衔餁饣^(guò)程中的壓力可以 為從大約50psi至IOOOpsi的范圍，并且甚至達(dá)大約7000psi的超高壓。因?yàn)檫@些潛在的 極端條件，所以如果要具有較長(zhǎng)的使用壽命，則壓力旋流器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的問(wèn)題。
壓力旋流器的上蓋和切向入口是在改善高壓旋流分離過(guò)程的整體效率中的關(guān)鍵 部件。在現(xiàn)有的應(yīng)用中，上蓋在入口附近已經(jīng)設(shè)計(jì)成平坦表面，由此產(chǎn)生接頭和邊緣，這反 映出在高壓和高溫下失效的明顯傾向。現(xiàn)有的應(yīng)用已經(jīng)采用了半球形凸形上蓋以利用弧形 表面的結(jié)構(gòu)完整性，以便承受高壓。但是，凸形上蓋設(shè)計(jì)在切向入口和上蓋之間實(shí)質(zhì)上產(chǎn)生 出空隙區(qū)域，在那里渦流會(huì)受到明顯干擾，由此導(dǎo)致分離過(guò)程的效率明顯降低。
同樣，圍繞著切向入口的外殼往往設(shè)計(jì)有方形或矩形特征，這也趨向于在極端條 件下失效或破裂。在采用連續(xù)圓形入口外殼的應(yīng)用中，入口噴嘴往往需要偏移成與中心定 位的渦流輸出管直接對(duì)準(zhǔn)或半直接對(duì)準(zhǔn)，由此在輸出管處直接噴射顆粒物，這會(huì)使得其表 面過(guò)早腐蝕并且干擾渦流。為了解決這個(gè)問(wèn)題，一些設(shè)計(jì)已經(jīng)在輸出管中形成彎曲部，由此 使之與渦流偏心并且實(shí)際上降低了該過(guò)程的效率。
因此，壓力旋流器需要一種改進(jìn)的上蓋設(shè)計(jì)和切向入口，它能夠承受高壓并且保 持或提高過(guò)程效率。


通過(guò)參照實(shí)施方案可對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，能夠詳細(xì)理解本發(fā)明的所述特 征，附圖中示出實(shí)施方案中的一些。但是，要指出的是，附圖僅顯示出本發(fā)明的典型實(shí)施方 案，并且因此不會(huì)被認(rèn)為是對(duì)其范圍進(jìn)行限制，對(duì)于本發(fā)明而言可以允許其它等同實(shí)施方案。
圖1顯示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的示例性旋流器的側(cè)視圖。
圖2顯示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的圖1的示例性旋流器的頂視圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的如圖1所示的上蓋的一部分。
圖4顯示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的旋流器入口的側(cè)視圖。
圖5顯示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的沿著在圖4所示的5-5線所取的圖 4的旋流器入口的端視圖。
圖6顯示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的圖4的旋流器入口沿著在圖4中所 示的6-6線所取的相對(duì)端視圖(相對(duì)于在圖5中所示的端視圖)。
圖7顯示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的具有設(shè)置在其上的示例性防雨罩 的一部分上蓋。
圖8顯示出在圖7中所示的蓋帽部分的放大圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。每個(gè)從屬權(quán)利要求限定了單獨(dú)發(fā)明，這對(duì)于侵權(quán)目的被認(rèn)知 為包括與在這些權(quán)利要求中所規(guī)定的各種要素或限制的等同物。根據(jù)上下文，下面針對(duì)“發(fā) 明”的所有參考在一些情況下都可以只是涉及某些具體實(shí)施方案。在其它情況下，要知道 的是，對(duì)于“發(fā)明”的參考將涉及在這些權(quán)利要求中的一個(gè)或多個(gè)而不必是全部中所述的主 題。下面將對(duì)每個(gè)發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)說(shuō)明，包括具體實(shí)施方案、形式和實(shí)施例，但是這些發(fā)明 不限于這些實(shí)施方案、形式或例子，它們包括用來(lái)使得本領(lǐng)域技術(shù)人員在將在該專利中的 信息與公知信息和技術(shù)結(jié)合時(shí)能夠制造和使用本發(fā)明。
圖1和2顯示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的示例性旋流器100。圖1顯示 出示例性旋流器100的側(cè)視圖，而圖2顯示出其端視圖。在示例性實(shí)施方案中，旋流器100 可以構(gòu)成為用在高壓旋流分離應(yīng)用中的壓力旋流器。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，一種高壓旋 流分離應(yīng)用可以包括碳?xì)浠衔餁饣幚?。但是，示例性旋流?00可以在低壓應(yīng)用例如 流體催化裂變組件中同樣有效，其中催化劑顆粒與碳?xì)浠衔镎羝麘腋◇w旋流分離。
如所示一樣，旋流器100可以包括旋流器容器102，其大體上限定了具有入口 104 和出口 106的圓筒形結(jié)構(gòu)，其中出口 106包括構(gòu)成密封地穿過(guò)上蓋107的出口管105。在至 少一個(gè)實(shí)施方案中，旋流器容器102可以構(gòu)成為能夠在旋流分離過(guò)程中承受高溫和高壓的 壓力容器。旋流器容器102可以包括容器外殼108、耐腐蝕層110和介于容器外殼108和耐 腐蝕層110之間的隔熱層112。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，容器外殼108通?？梢韵薅ㄐ?器容器102的外側(cè)面，而耐腐蝕層110大體上限定了內(nèi)圓柱面126。
容器外殼108可以由例如碳鋼如低合金鋼制成，但是也可以由具有與碳鋼類似的 強(qiáng)度特性的其它材料制成。耐腐蝕層110可以包括致密層耐火材料，被壓制的或單體耐火 材料，構(gòu)成用來(lái)保護(hù)相鄰的隔熱層112并且提供可以收集固體顆粒物的表面126，如將在下 面所述一樣。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，耐腐蝕層110可以由RESC0 RS-88VC耐火材料(Resco Products Inc.)制成,并且可以通過(guò)振動(dòng)鑄造技術(shù)安裝。
隔熱層112可以用作后備的耐火材料層，但是更重要的是可為旋流器容器102提 供隔熱材料。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，隔熱層112可以包括耐熱陶瓷例如KA0LITE 2300 LI 耐熱陶瓷(Thermal Ceramics Inc.),并且可以通過(guò)鑄造技術(shù)安裝。隔熱層112可以構(gòu)成為 承受大約1800° F的高溫。
如在圖2中最清楚地所示，入口 104可以切向設(shè)置在旋流器容器102上，并且包括 入口外殼116、入口耐腐蝕層118和設(shè)置在入口外殼116和入口耐腐蝕層118之間的入口隔 熱層120。如將在下面更詳細(xì)描述的一樣，入口外殼116沿著其長(zhǎng)度為大體圓柱形，但是沿 著其長(zhǎng)度逐漸變細(xì)或過(guò)渡成橢圓形或卵圓形管道，因其最終與容器外殼108相交。在至少 一個(gè)實(shí)施方案中，入口 104可以焊接在旋流器容器102上以確保壓緊互連。在其它示例性 實(shí)施方案中，入口 104可以機(jī)械連接或以其它方式附接到旋流器容器102，同時(shí)保持耐壓互 連。
在示例性實(shí)施方案中，入口外殼116可以由碳鋼例如低合金鋼制成。與耐腐蝕層 110類似，入口耐腐蝕層118可以包括致密層耐火材料，例如RESC0 RS-88VC耐火材料，并且 可以通過(guò)本領(lǐng)域所公知的振動(dòng)鑄造技術(shù)安裝。入口絕緣層120可以用作入口耐腐蝕層118 的后備耐火材料層，并且還沿著入口 104的長(zhǎng)度提供隔熱。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，入口 隔熱層120可以包括耐熱陶瓷材料，例如KA0LITE 2500 LI耐熱陶瓷(Thermal Ceramics Inc.)，并且可以通過(guò)本領(lǐng)域公知的噴補(bǔ)技術(shù)安裝。
入口噴嘴122可以被限定在入口 104中并且沿入口 104的長(zhǎng)度朝著旋流器容器 102大體上對(duì)中。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，入口噴嘴122的形狀可以為矩形，具有基本上切 向于和連續(xù)于旋流器容器102的內(nèi)圓柱面126的第一表面124。而且，入口噴嘴122可以具 有與旋流器容器102的旋流器頂部130基本上平行并且連續(xù)的第二表面128，其中旋流器頂 部130形成上蓋107的一部分。因此，第一表面124和第二表面128每個(gè)都可以分別提供 從入口噴嘴122到內(nèi)圓柱面126和旋流器頂部130的用于任意輸入的流體-顆粒物懸浮體 的平滑過(guò)渡。如可以理解的，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，其他示例性實(shí)施方案可以包 括基本上矩形的入口噴嘴122，其具有類似的第一表面124和第二表面128。
在示例性的操作中，包含有懸浮在流體中的一種或多種固體顆粒物的流體-顆粒 物懸浮體可以切向穿過(guò)入口噴嘴122進(jìn)入旋流器容器102并且壓靠?jī)?nèi)圓柱面126圓周盤 旋，由此形成固體內(nèi)容物減少的中央定位的渦流。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，可以將流體-顆 粒物懸浮體在高溫和高壓下導(dǎo)入到旋流器容器102中。例如，在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中， 輸入的壓力范圍可以例如為從下限大約Ops1、大約lOOps1、大約200ps1、大約300psi或大 約400psi到上限大約500ps1、大約600ps1、大約700ps1、大約800ps1、大約900psi或大約 IOOOpsi0另外，輸入的壓力范圍可以為大約500psi至大約900psi，或者大約600psi至大 約800psi，大約700psi到大約800psi。輸入的溫度范圍可以為從下限大約100° F、大約 200° F、大約 300° F、大約 400° F、大約 500° F、大約 600° F、大約 800° F、大約 900° F或大約1000° F至上限大約1100° F、大約1200° F、大約1300° F、大約1400° F、大約 1500。F、大約 1600。F、大約 1700。F、大約 1800。F、大約 1900。F 或大約 2000。F。另 外，輸入的溫度范圍可以大約為1500° F至2000° F、大約1600° F至大約1900° F、大約 1700° F至大約1800° F或者從大約1550° F至大約1850° F。在其他示例性實(shí)施方案中， 在旋流器容器內(nèi)的壓力可以到達(dá)高于IOOOpsi的超高壓，例如2000ps1、3000ps1、4000ps1、 5000psi>6000psi以及甚至高達(dá)大約7000psi或更高。
一旦注入到旋流器容器102中，懸浮的固體顆粒物可以由離心力立即向外朝著內(nèi) 圓柱面126驅(qū)動(dòng)。分離出的顆粒物迅速聚集在內(nèi)圓柱面126處，并且逐漸向下穿過(guò)旋流器 容器102以便下游處理。同時(shí)，降低的顆粒物加載的分離流體相最終可以形成中央定位的 渦流。從該渦流，貧固體的流體例如氣體或燃料可以通過(guò)出口管105向出口 106離開。
現(xiàn)在參照?qǐng)D3，該圖顯示出如圖1所示的上蓋107的一部分。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或 多個(gè)實(shí)施方案，上蓋107可以圍繞著出口管105的一部分圓周設(shè)置并且與之密封接合。在至 少一個(gè)實(shí)施方案中，上蓋107可以包括如上所述的旋流器頂部130、凹形外殼302和設(shè)置在 它們之間的頂部隔熱層304。旋流器頂部130可以包括致密層耐火材料例如RESC0 RS-88VC 耐火材料，并且構(gòu)成為防止頂部隔熱層304腐蝕。如上所述，旋流器頂部130還可以構(gòu)成為 提供與入口噴嘴122的第二表面128基本上平行且連續(xù)的平坦表面(參見圖1和2)。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，旋流器頂部130可以包括一系列餅狀耐火磚，它們周 向包圍著出口管105并且例如通過(guò)舌槽或鍵接頭相互連接。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，旋流 器頂部130的每個(gè)餅狀耐火磚可以通過(guò)直接鑄入到旋流器頂部130的磚中的一個(gè)或多個(gè)T 形支柱306a、b、c與旋流器容器102連接并且支撐在旋流器容器102內(nèi)部，并且附接或以其 它方式連接在凹形外殼302上。在其他實(shí)施方案中，耐腐蝕層110的臺(tái)肩308和連接或以 其他方式附接在出口管105上的環(huán)310可以為旋流器頂部130耐火磚提供進(jìn)一步的支撐。 在至少一個(gè)實(shí)施方案中，環(huán)310可以圍繞著出口管105周向設(shè)置并且由合金例如HAYNES HR-120 (Haynes International)制成。
頂部隔熱層304可以用作旋流器頂部130的后備耐火材料層，并且進(jìn)一步提 供了隔熱材料。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，頂部隔熱層304可以包括耐熱陶瓷材料例如 KA0LITE 2300 LI耐熱陶瓷材料，并且可以通過(guò)鑄造技術(shù)安裝。
在所示的實(shí)施方案中，凹形外殼302可以朝著旋流器容器102的內(nèi)部向內(nèi)凹入但 是朝著壓力凸起，如由ASME提供的Boiler and Pressure Vessel Code所例舉的一樣。凹 形外殼302可以通過(guò)機(jī)械裝置焊接或以其他方式附接在旋流器容器102的外殼108上。如 可以理解的，采用朝著上蓋107向內(nèi)凹入的外殼302利用了弧形構(gòu)件的彈性結(jié)構(gòu)特性的優(yōu) 點(diǎn)以便用在高壓應(yīng)用中，而類似設(shè)置的非弧形構(gòu)件(例如平坦構(gòu)件)將不能承受高壓并且 會(huì)最終失效。而且，上蓋107的凹形外殼302可以消除在入口 104和旋流器頂部130之間 形成的不需要并且過(guò)程無(wú)效的空隙。消除在入口 104和旋流器頂部130之間的空隙不僅能 夠改善整個(gè)過(guò)程效率，而且還能夠?qū)е绿畛浠蛎芊饪紫端璧牟牧系拿黠@成本節(jié)約。
現(xiàn)在參照?qǐng)D4-6，這些附圖顯示出旋流器容器102的入口 104以及入口外殼116沿 著入口 104的長(zhǎng)度的示例性結(jié)構(gòu)過(guò)渡。如所示一樣，入口 104可以包括縱向軸線402，入口 噴嘴122沿著該縱向軸線同心延伸到旋流器容器102中。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，入口噴 嘴122可以為矩形，但是其他實(shí)施方案可以包括方形入口噴嘴122或其他多邊形形狀而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。入口噴嘴122可以至少構(gòu)成為將任意輸入的流體-顆粒物懸浮體引 導(dǎo)離開出口管105和/或圍繞著出口管105引導(dǎo)，由此降低了在出口管105的表面上的過(guò) 早腐蝕的可能。
另外,如上面參照?qǐng)D1和2所述一樣,入口噴嘴122可以包括第一表面124和第二 表面128，其中每個(gè)表面124、128分別提供了從入口噴嘴122到內(nèi)圓柱面126和旋流器頂部 130的平滑過(guò)渡。另外，入口噴嘴122可以包括第三表面404和第四表面406，其中第三表 面404面對(duì)著第一表面124,并且第四表面406面對(duì)著第二表面128。在至少一個(gè)實(shí)施方案 中，第三表面404可以構(gòu)成為幫助將流體-顆粒物懸浮體的輸入流引導(dǎo)離開中央設(shè)置的出 口管105和/或圍繞著出口管105引導(dǎo)。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，入口噴嘴122的由其 表面124、128、404、406限定的形狀，不論其是矩形、方形或任意其他形狀，都能夠沿著縱向 軸線402的長(zhǎng)度保持基本上不變。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，表面124、128、404、406可以匯 聚在一起以形成基本上圓形橫截面形狀。
圖5顯示出從遠(yuǎn)離旋流器容器102的入口 104的第一端部沿著如圖4所示的5_5 線剖開的視圖，并且顯示出由入口耐腐蝕層118、入口隔熱層120和入口外殼116包圍的入 口噴嘴122。圖6顯示出靠近旋流器容器102的入口 104的第二端部沿著如圖4所示的6-6 線剖開的視圖，其中入口 104可以連接或以其他方式附接在旋流器容器102上。在一個(gè)或 多個(gè)實(shí)施方案中，入口外殼116遠(yuǎn)離旋流器容器102在橫截面上大體上為圓形(圖5)，但 是可沿著縱向軸線402的長(zhǎng)度逐漸變化并且最終在旋流器容器102處或其附近過(guò)渡成大體 上橢圓形或卵圓形橫截面(圖6)。入口外殼116從大體上為圓形形狀到沿著縱向軸線402 變化為大體上橢圓形可以提供錐形連接部分，其構(gòu)成為平滑過(guò)渡到旋流器容器102的外表 面中。
如可以理解的是，入口外殼116的錐形過(guò)渡可以證實(shí)相比于采用均勻圓柱形入口 外殼的應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)，該應(yīng)用難以平滑過(guò)渡至旋流器容器102以便附接而沒(méi)有使縱向軸線 402偏移到向下延伸的出口管105的路徑中。在縱向軸線402中的這種偏移將導(dǎo)致輸入顆 粒物直接沖擊在出口管105上，由此使得其表面過(guò)早腐蝕，或者需要將出口管105在旋流器 容器102內(nèi)重新定位以避免顆粒物接觸。但是將中央設(shè)置的出口管105重新定位對(duì)渦流效 率和整體過(guò)程效率會(huì)具有不利影響。
現(xiàn)在參照?qǐng)D7和8，這些附圖顯示出示例性的防雨罩700，它可以圍繞著旋流器100 的出口 106周向設(shè)置(圖1)以防止雨水累積在上蓋107的外部上，在那里設(shè)有凹形外罩 302。如圖7所示，防雨罩700可以包括在沿著出口 102的長(zhǎng)度變化的位置處從出口 106水 平地設(shè)置的一系列蓋帽部分702。雖然在這里顯示出一定數(shù)量的蓋帽部分702，但是要理解 的是這僅僅是例子的方式，并不是用來(lái)限制隨后給出的權(quán)利要求的范圍。實(shí)際上，可以實(shí)施 數(shù)量更多或更少的蓋帽部分702以滿足特定應(yīng)用，而沒(méi)有脫離本發(fā)明的范圍。
在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)蓋帽部分702可以構(gòu)成為相對(duì)于出口 106在沿著 其長(zhǎng)度的給定位置處至少部分圍繞著106延伸。在部分圍繞著出口 106延伸之后，蓋帽部 分702這里可以連接或以其他方式附接在另一個(gè)蓋帽部分702上等，直到蓋帽部分702在 給定位置處完全圍繞著出口 106延伸。如圖7所示，在每個(gè)高度處都可以采取相同的過(guò)程。 在至少一個(gè)實(shí)施方案中，蓋帽部分702可以包括兩個(gè)半圓蓋帽部分702，其繞著出口 106在 中間相互連接，由此在給定位置處形成了全圓蓋帽部分702。在另一個(gè)示例性實(shí)施方案中，蓋帽部分702可以包括單個(gè)圓形長(zhǎng)度，其構(gòu)成用來(lái)完全圍繞著出口 106的圓周延伸。
蓋帽部分702所有都可以大體上由一系列支撐板704(只顯示出一個(gè))支撐，每個(gè) 支撐板704圍繞著出口 106的外部周向設(shè)置。雖然在給定位置處只有一個(gè)蓋帽部分702可 以實(shí)際上與支撐板704連接，但是每個(gè)蓋帽部分702由此可以通過(guò)在每個(gè)蓋帽部分702之 間的內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)支撐，如將在下面所述一樣。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，可以大約有連接或 以其他方式附接在出口 106的外部上的八個(gè)支撐板704。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，支撐 板704可以焊接在出口 106的外部上。在其他示范性實(shí)施方案中，支撐板704可以按照機(jī) 械方式或以其他方式附接在出口 106的外部上。
與支撐板704連接的還有精整帽(finish cap)706。與蓋帽部分702的結(jié)構(gòu)類似， 精整帽706可以包括一個(gè)或多個(gè)部分，構(gòu)成為至少部分圍繞著出口 106延伸，并且在那里連 接或以其他方式安裝在精整帽706的另一個(gè)部分上等，直到精整帽706完全圍繞著出口 106 延伸。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，精整帽706可以包括兩個(gè)半圓形精整帽706部分，它們圍繞 著出口 106在中間相互連接，由此形成了全圓精整帽706。在其他實(shí)施方案中，精整帽706 可以包括完全圍繞著出口 106的圓周延伸的單個(gè)部分。
在示例性實(shí)施方案中，精整帽706還可以連接至一系列精整支撐板708 (只是顯示 出一個(gè))，其可以連接或以其他方式附接在容器外殼108上。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，精 整支撐板708可以圍繞著容器外殼108周向設(shè)置并且或者焊接或機(jī)械地或以其他方式附 接在其上。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，可以有大約十六個(gè)精整支撐板708，其圍繞著容器外殼 108的外部周向設(shè)置并且構(gòu)成為給精整罩706提供支撐。
參照?qǐng)D8，該圖顯示出如圖7所示的蓋帽部分702的橫截面的放大圖。在示例性 實(shí)施方案中，每個(gè)蓋帽部分702可以由連接在遠(yuǎn)離出口 106的端部處的剛性條帶710支撐， 并且還由連接在靠近出口 106的端部處的剛性條帶711支撐。如所示一樣，剛性條帶710、 711可以彎曲或以其他方式成型以沿著大體上下降的方向連接至一個(gè)蓋帽部分702的底部 以及隨后的蓋帽部分702的頂部。至少一個(gè)剛性條帶710可以連接至最底部的蓋帽部分 702的底部上，并且還連接至精整帽706的頂部(未示出)。
在示例性實(shí)施方案中，剛性條帶710、711可以包括剛性材料薄帶，例如不銹鋼或 鋁帶，但是也可以包括其他剛性材料帶，例如塑料或其他金屬。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，剛 性條帶710、711可以大約為I英寸寬，但是其他示例性實(shí)施方案可以包括各種寬度的剛性 帶710、711以滿足特定應(yīng)用。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，多個(gè)剛性條帶710、711可以圍繞著 出口 106等距離間隔開，由此給幾個(gè)蓋帽部分702提供支撐。在至少一個(gè)實(shí)施方案中，剛性 條帶710、711可以圍繞著出口 106在蓋帽部分702的周邊處大約6英寸中心間隔開。如所 示一樣，剛性條帶710、711可以通過(guò)機(jī)械裝置例如自攻螺釘712連接至蓋帽部分702和精 整罩706。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下剛性條帶710、 711可以通過(guò)任意可用的裝置連接。
在示例性實(shí)施方案中，也可以圍繞著出口 106設(shè)置部分篩網(wǎng)材料714以防止動(dòng)物 生命體例如鳥和其他外來(lái)物質(zhì)進(jìn)入到上蓋107的外部，在那里設(shè)有凹形外殼302。在至少一 個(gè)實(shí)施方案中，篩網(wǎng)材料714可以為金屬絲網(wǎng)，但是也可以由其他材料例如塑料制成。如所 示一樣，篩網(wǎng)材料714可以設(shè)置在蓋帽部分702和剛性條帶711之間，并且通過(guò)連接裝置例 如自攻螺釘712連接或附接在其上。如圖7所示，篩網(wǎng)材料714也可以與精整罩706和精整支撐板708的相互連接結(jié)合使用，由此提供了防護(hù)件，構(gòu)成用來(lái)防止動(dòng)物和其他外來(lái)物 質(zhì)向上穿過(guò)精整罩706的底部。
至少一些蓋帽部分702可以包括唇部716，其構(gòu)成為防止雨水流入到上蓋107的 外部。例如，唇部716可以構(gòu)成為阻擋吹出的雨水，其相對(duì)于水平方向基本上90°角進(jìn)入。 蓋帽部分702的其余部分可以相對(duì)于水平方向大體上傾斜設(shè)置，由此允許任意累積的沉淀 物從防雨罩700排出。
在示例性的實(shí)施方案中，防雨罩700還可以為旋流器容器102提供散熱效果。在 示例性的操作中，從旋流器容器102沿著箭頭A的方向(圖8)散發(fā)出的熱量可以通過(guò)層流 作用通過(guò)在沿著箭頭B的方向垂直相鄰的蓋帽部分702之間的開放空間散發(fā)出。為了以更 有效的方式完成這個(gè)，蓋帽部分702可以通過(guò)與出口 106的垂直位置對(duì)應(yīng)的逐漸更小的距 離相互垂直偏置。換句話說(shuō)，在出口 106上的垂直位置越高，則在相鄰蓋帽部分702之間的 出口越小。如可以理解的，逐漸更小的出口通道可以迫使更多的熱量通過(guò)層流氣流的作用 從更低更大的出口通道散發(fā)出，由此允許更多的熱量以很少的限制或沒(méi)有限制地散發(fā)出。
已經(jīng)采用了 一組數(shù)字上限和一組數(shù)字下限對(duì)一些實(shí)施方案和特征進(jìn)行了說(shuō)明。但 是應(yīng)該理解的是，除非另有規(guī)定，可以考慮從任意下限到任意上限的范圍。某些下限、上限 和范圍在下面的一個(gè)或多個(gè)權(quán)利要求中出現(xiàn)。所有數(shù)值是“大約”或“大致”的規(guī)定值，并 且考慮了試驗(yàn)誤差以及本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所能想到的變化。
上面限定了各種術(shù)語(yǔ)。在權(quán)利要求中所使用的術(shù)語(yǔ)不是按照上面所限定的一樣的 程度上，對(duì)于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員而言應(yīng)該給出如在至少一篇印刷出版物或授權(quán)專利中所 反映出的最寬泛的解釋。另外，在本申請(qǐng)中引用的所有專利、試驗(yàn)程序和其他文獻(xiàn)通過(guò)參考 全部被結(jié)合至這樣的程度，即這些公開不會(huì)與本申請(qǐng)不一致，并且針對(duì)其中允許這種結(jié)合 的所有權(quán)限。
雖然前面涉及了本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方案，但是在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情況 下可以想到本發(fā)明的其他和進(jìn)一步的實(shí)施方案，并且其范圍由下面的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種旋流分離器，包括旋流器容器，所述旋流器容器具有連接到其的入口，所述入口構(gòu)成為接收包括流體和懸浮在所述流體中的至少一種固體顆粒物的顆粒物-流體懸浮體；出口管，所述出口管安裝在所述旋流器容器內(nèi)，并且構(gòu)成為將從顆粒物-流體懸浮體分離流體分離出的流體從所述旋流器容器去除；與所述旋流器容器連接并且圍繞著所述出口管周向設(shè)置的凹形上蓋，所述凹形上蓋包括設(shè)置在所述旋流器容器的內(nèi)部中的基本上平坦的旋流器頂部；以及設(shè)置在所述入口內(nèi)并且具有第一表面和第二表面的入口噴嘴，其中所述第一表面平滑過(guò)渡到所述旋流器容器的內(nèi)部的內(nèi)圓柱面，并且所述第二表面平滑過(guò)渡到所述基本上平坦的旋流器頂部。
2.如權(quán)利要求1所述的旋流分離器，其中所述旋流器容器為圓柱形壓力容器，其構(gòu)成為承受從大約50psi至大約800psi的內(nèi)部壓力。
3.如權(quán)利要求1所述的旋流分離器，其中所述入口與所述旋流器容器切向連接。
4.如權(quán)利要求3所述的旋流分離器，其中所述入口包括圍繞著所述入口噴嘴的長(zhǎng)度設(shè)置的入口外殼，所述入口外殼具有遠(yuǎn)離所述旋流器容器的第一端部和位于所述旋流器容器處或靠近所述旋流器容器的第二端部，其中所述第一端部具有圓形橫截面，所述圓形橫截面沿著所述入口噴嘴的長(zhǎng)度轉(zhuǎn)變成在第二端部處的橢圓形橫截面。
5.如權(quán)利要求1所述的旋流分離器，其中所述入口噴嘴為矩形。
6.如權(quán)利要求1所述的旋流分離器，其中所述基本上平坦的旋流器頂部包括一系列餅狀耐火磚。
7.一種從顆粒物-流體懸浮體中分離固體顆粒物的方法，包括通過(guò)與旋流器容器切向連接的入口將所述顆粒物-流體懸浮體導(dǎo)入到所述旋流器容器中，其中所述入口包括入口噴嘴，所述入口噴嘴具有第一表面和第二表面，所述第一表面與所述旋流器容器的內(nèi)圓柱面相切，所述第二表面與所述旋流器容器的凹形上蓋的旋流器頂部基本上平行并且隨所述旋流器頂部連續(xù)，并且所述顆粒物-流體懸浮體包括流體和懸浮在所述流體中的至少一種固體顆粒物；在所述旋流器容器內(nèi)產(chǎn)生出渦流以將所述固體顆粒物朝著所述內(nèi)圓柱面驅(qū)動(dòng)，并且產(chǎn)生出含有更少顆粒物的顆粒物-流體懸浮體；并且通過(guò)設(shè)置在所述旋流器容器內(nèi)的出口管從所述旋流器容器去除含有更少顆粒物的顆粒物-流體懸浮體。
8.如權(quán)利要求7所述的方法,還包括在從大約50psi至大約800psi的壓力下操作所述旋流器容器。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括圍繞著所述入口噴嘴的長(zhǎng)度設(shè)置入口外殼；使所述入口外殼從位于所述入口外殼的第一端部處的圓形橫截面沿著所述入口噴嘴的長(zhǎng)度轉(zhuǎn)變成在所述入口外殼的第二端部處的橢圓形橫截面；并且將入口外殼的具有橢圓形橫截面的第二端部連接至所述旋流器容器。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述入口噴嘴為矩形。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述旋流器頂部基本上為平坦的。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中所述旋流器頂部包括構(gòu)成為周向包圍所述出口管的一系列餅狀耐火磚。
13.一種壓力旋流器，包括具有凹形上蓋的容器，其中所述凹形上蓋包括設(shè)置在所述容器的內(nèi)部中的基本上平坦的頂部；與所述容器切向連接的入口；設(shè)置在所述入口內(nèi)并且具有第一表面和第二表面的入口噴嘴，其中所述第一表面與所述容器的內(nèi)部的內(nèi)圓柱面相切，并且所述第二表面平行于所述基本上平坦的頂部并且隨所述基本上平坦的頂部連續(xù)；圍繞著所述入口噴嘴的長(zhǎng)度設(shè)置的入口外殼，所述入口外殼構(gòu)成為從在遠(yuǎn)離所述容器的端部處的圓形橫截面沿著所述入口噴嘴的長(zhǎng)度轉(zhuǎn)變?yōu)樵诳拷鋈萜鞯亩瞬刻幍臋E圓形橫截面，并且在具有所述橢圓形橫截面的所述近端處與所述容器連接；以及設(shè)置在所述容器內(nèi)并且與所述凹形上蓋密封連接的出口管。
14.如權(quán)利要求13所述的壓力旋流器，其中所述容器和凹形上蓋構(gòu)成為承受從大約 50psi至大約800psi的壓力。
15.如權(quán)利要求13所述的壓力旋流器，其中所述凹形上蓋還包括凹形外殼和頂部隔熱層，其中所述頂部隔熱層設(shè)置在所述凹形外殼和所述基本上平坦的頂部之間。
16.—種用于壓力旋流器的防雨罩,包括一個(gè)或多個(gè)蓋帽部分，其圍繞著所述壓力旋流器的出口周向設(shè)置并且具有遠(yuǎn)離出口的端部和靠近出口的端部，其中所述一個(gè)或多個(gè)蓋帽部分沿著所述出口的長(zhǎng)度彼此偏置； 與所述一個(gè)或多個(gè)蓋帽部分連接并且也與所述出口連接的一系列支撐板；圍繞著所述壓力旋流器的出口周向設(shè)置的精整罩，所述精整罩與所述一系列支撐板連接并且也與一系列精整支撐板連接，其中所述精整支撐板與所述壓力旋流器的容器外殼連接；第一多個(gè)剛性條帶，其在遠(yuǎn)離所述出口的端部處與所述一個(gè)或多個(gè)蓋帽部分連接并且構(gòu)成為支撐并且連接相鄰的蓋帽部分；第二多個(gè)剛性條帶，其在靠近所述出口的端部處與所述一個(gè)或多個(gè)蓋帽部分連接并且構(gòu)成為支撐并且連接所述相鄰的蓋帽部分；以及篩網(wǎng)材料，其在靠近所述出口的端部處與所述一個(gè)或多個(gè)蓋帽部分連接并且也與所述第二多個(gè)剛性條帶連接。
17.如權(quán)利要求16所述的防雨罩，其中所述一個(gè)或多個(gè)蓋帽部分還包括設(shè)置在靠近所述出口的端部處的唇部，用于防止雨水流入。
18.如權(quán)利要求16所述的防雨罩，其中所述一個(gè)或多個(gè)蓋帽部分通過(guò)限定在所述相鄰蓋帽部分之間的開放空間從所述壓力旋流器中散發(fā)出熱量。
19.如權(quán)利要求18所述的防雨罩，其中所述相鄰的蓋帽部分通過(guò)與沿著所述出口的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)的逐漸變小的距離相互間隔 開。
20.如權(quán)利要求16所述的防雨罩，其中所述一個(gè)或多個(gè)蓋帽部分設(shè)置成傾斜以從所述壓力旋流器中將沉積物排出。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種具有凹形上蓋的壓力旋流器，其中所述凹形上蓋具有設(shè)置在旋流器容器的內(nèi)部中的基本上平坦的頂部。入口與容器切向連接并且具有設(shè)置在其中的入口噴嘴，入口噴嘴構(gòu)成為平滑過(guò)渡到旋流器容器以產(chǎn)生出渦流，該渦流使得固體顆粒物與輸入的顆粒物-流體懸浮體分離。具體地說(shuō)，入口噴嘴的一個(gè)表面與旋流器容器的內(nèi)表面相切并且入口噴嘴的另一個(gè)表面與基本上平坦的頂部平行并且隨基本上平坦的頂部連續(xù)。入口外殼圍繞入口噴嘴的長(zhǎng)度設(shè)置并且構(gòu)成為沿著入口噴嘴的長(zhǎng)度從圓形外殼過(guò)渡成橢圓形外殼，并且與具有橢圓形外殼的容器連接。
文檔編號(hào)B65G53/60GK103068702SQ201180033298
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月4日
發(fā)明者W.E.菲利普斯 申請(qǐng)人:凱洛格.布朗及魯特有限責(zé)任公司